JSSC 2020第3期Digital Circuits65nm

OPTIMO A 65-nm 279-GOPS-W 16-b Programmable Spatial-Array Processor with On-Chip

OPTIMO是一款65纳米工艺的16位可编程空间阵列处理器，用于分布式优化问题求解。

65nm CMOS, 279 GOPS/W

空间阵列处理器分布式优化ADMM算法可编程架构能效优化

▸创新点1：49核可编程空间阵列设计，采用65nm工艺实现高密度集成，每个核心支持16位精度计算，通过并行架构显著提升ADMM算法的计算效率，实测峰值能效达279 GOPS/W。

▸创新点2：分层多播网络架构，优化片上通信效率，支持动态路由和低延迟数据传输，显著减少分布式优化算法中的通信开销，提升多核协同计算性能。

▸创新点3：支持ADMM算法的六种模板算法，提供高度可编程性，适用于多种约束优化问题，通过硬件加速实现快速收敛，扩展了处理器的应用范围。

▸创新点4：采用交替方向乘子法（ADMM）的硬件实现，通过分解决策向量和并行更新策略，有效解决大规模优化问题，展示了在实时信号处理和机器学习中的潜力。

Abstract

This article presents OPTIMO, a 65-nm, 16-b, fully programmable, spatial-array processor with 49 cores and a hierarchical multi-cast network for solving distributed opti- mizations via the alternating direction method of multipli- ers (ADMM). ADMM is a projection-based method for solving generic-constrained optimizations’ problems. In essence, it relies upon decomposing the decision vector into subvectors, updating sequentially by minimizing an augmented Lagrangian function, and eventually updat